Após sua vitória no reality show, em setembro de 2002, imediatamente assinou um contrato com a gravadora RCA Records. No mesmo ano foi lançado seu álbum de estreia, Thankful, obtendo um bom desempenho comercial, e seu primeiro single "Miss Independent" alcançando o nono lugar na Billboard Hot 100. Breakaway, seu segundo álbum de estúdio, teve um excelente desempenho comercial e vendeu em todo mundo mais de doze milhões de cópias, sendo que seis milhões destas somente nos Estados Unidos. As faixas "Since U Been Gone", "Behind These Hazel Eyes" e "Because of You" obtiveram destaque em várias paradas de todo o mundo. A faixa-título do álbum, "Breakaway", foi o tema principal do filme O Diário da Princesa 2: Casamento Real. Dois anos depois, foi premiada com dois Grammy Awards. Em 2007, lançou seu terceiro álbum de estúdio, My December, soando diferente e menos radiofônico que o anterior. O álbum contou com a sua total direção criativa e composições de sua autoria. A produção deste tornou-se assunto de muita disputa com sua gravadora RCA, já que a mesma não via apelo comercial no álbum e queria substituir alguns de seus temas por outros preparados para as rádios. "Never Again" tornou-se o único sucesso comercial do álbum.

Em março de 2009, foi lançado seu quarto álbum de estúdio, All I Ever Wanted. O trabalho foi antecedido pelo single "My Life Would Suck Without You", que quebrou o recorde de maior salto para o número em uma única semana na Billboard Hot 100. Para a promoção do disco, foram lançados dois outros singles oficiais que obtiveram desempenho razoável: "I Do Not Hook Up" e "Already Gone". Este último chamando atenção pela estrutura semelhante a "Halo", canção de Beyoncé. Em outubro de 2011, lançou seu quinto álbum, sob o título Stronger, que gerou dois grandes singles: "Mr. Know It All" e "Stronger (What Doesn't Kill You)". O último é considerado o single mais vendido até a data, por um participante do American Idol. No ano seguinte, ganhou um Grammy por Melhor Álbum Vocal de Pop, fazendo dela o primeiro e único artista a ganhar este prêmio duas vezes. Durante o ano de 2012, lançou seu primeiro álbum de grandes êxitos, Greatest Hits – Chapter One. Wrapped in Red foi lançado em 2013 como seu sexto álbum de estúdio e primeiro com temas natalinos. A Nielsen SoundScan o considerou como primeiro álbum natalino de uma artista feminina a marcar o número um nas paradas natalinas americanas.